印制电路板设计基础

1、1,顾 滨 主 编,2,背景 要进行PCB设计，首先要了解印制电路板的结构、板中的各种对象及其用途，了解这些对象在Protel软件中的表示，以及PCB编辑器的一些基本参数设置，这是进行PCB设计的基础。,http:/www.ort- http:/www.light- http:/www.zg- http:/www.skf- http:/www.nsk- http:/www.fag- http:/www.ntn- http:/www.xunchi- ,3,本章要点印制电路板的结构印制电路板图在PCB文件中的表示元器件封装的概念元器件封装在PCB文件中的表示PCB文件的建立PCB文件中一些常用参数

2、的设置等,http:/www.ort- http:/www.light- http:/www.zg- http:/www.skf- http:/www.nsk- http:/www.fag- http:/www.ntn- http:/www.xunchi- ,4,6.1任务一：认识印制电路板6.1.1 印制电路板结构 印制电路板简称为PCB（Printed Circuit Board），是通过一定的制作工艺，在绝缘度非常高的基材上覆盖一层导电性能良好的铜箔构成覆铜板，按照PCB图的要求，在覆铜板上蚀刻出相关的图形，再经钻孔等后处理制成，以供元器件装配所用。 印制电路板根据结构不同可分为单面板、

3、双面板和多层板。,http:/www.ort- http:/www.light- http:/www.zg- http:/www.skf- http:/www.nsk- http:/www.fag- http:/www.ntn- http:/www.xunchi- ,5,单面板是指在一面覆铜的电路板，只可在覆铜的一面布线。制作成本简单，但由于只能在一面布线且不允许交叉，布线难度较大，适用于比较简单的电路。 双面板是两面覆铜，两面均可布线。制作成本低于多层板，由于可以两面布线，布线难度降低，因此是最常用的结构。 多层板一般指3层以上的电路板。多层板不仅两面覆铜，在电路板内部也包含铜箔，各铜箔之间

4、通过绝缘材料隔离。但制作成本较高，多用于电路布线密集的情况。,http:/www.ort- http:/www.light- http:/www.zg- http:/www.skf- http:/www.nsk- http:/www.fag- http:/www.ntn- http:/www.xunchi- ,6,印制电路板中的各种对象（1）铜膜导线：用于各导电对象之间的连接，由铜箔构成，具有导电特性。（2）焊盘：用于放置焊锡、连接导线和元器件引脚，由铜箔构成，具有导电特性。（3）过孔：用于连接印制电路板不同板层的铜膜导线，由铜箔构成，具有导电特性。（4）元器件符号轮廓：表示元器件实际所占空间

5、大小，不具有导电特性。,7,（5）字符：可以是元器件的标号、标注或其他需要标注的内容，不具有导电特性。（6）阻焊剂：为防止焊接时焊锡溢出造成短路，需在铜膜导线上涂覆一层阻焊剂。阻焊剂只留出焊点的位置，而将铜膜导线覆盖住，不具有导电特性。,图6-1-1 印制电路板,8,了解印制电路板图在Protel软件中的表示1信号层（Signal Layer） 信号层用于表示铜膜导线所在的层面，包括顶层（Top Layer）、底层（Bottom Layer）和30个中间层（Mid Layer），其中中间层只用于多层板。2内部电源/接地层（Internal Plane Layer） 内部电源/接地层共有16个，

6、用于在多层板中布置电源线和接地线。,9,3机械层（Mechanical Layer） 机械层共有16个。用于设置电路板的外形尺寸、数据标记、对齐标记、装配说明以及其他机械信息。这些信息因设计公司或PCB制造厂家的要求而有所不同。4阻焊层（Solder Mask Layer） 阻焊层用于表示阻焊剂的涂覆位置，包括顶层阻焊层（Top Solder）和底层阻焊层（Bottom Solder）。,10,5Paste Mask Layer（锡膏防护层） 锡膏保护层与阻焊层的作用相似，不同的是，在机器焊接时对应的是表面粘贴式元件的焊盘。它包括顶层锡膏防护层（Top Paste）和底层锡膏防护层（Botto

7、m Paste）。6丝印层（Silkscreen Layer） 丝印层用于放置元器件符号轮廓、元器件标注、标号以及各种字符等印制信息。它包括顶层丝印层（Top Overlay）和底层丝印层（Bottom Overlay）。,11,7多层（Multi Layer） 多层用于显示焊盘和过孔。8禁止布线层（Keep Out Layer） 禁止布线层用于定义在电路板上能够有效放置元器件和布线的区域，主要用于PCB设计中的自动布局和自动布线。,http:/www.ort- http:/www.light- http:/www.zg- http:/www.skf- http:/www.nsk- http:

8、/www.fag- http:/www.ntn- http:/www.xunchi- ,12,图6-2-1 顶层（Top Layer）的布线,图6-2-2 底层（Bottom Layer）的布线,图6-2-3 顶层丝印层（Top Overlay）,图6-2-4 底层丝印层（Bottom Overlay）,13,图6-2-5 多层（Multi Layer）显示的焊盘与过孔,铜膜导线、焊盘、过孔、字符等的表示1铜膜导线（Track） 铜膜导线（Track）必须绘制在信号层，即顶层（Top Layer）、底层（Bottom Layer）和中间层（Mid Layer）。,http:/www.ort-

9、http:/www.light- http:/www.zg- http:/www.skf- http:/www.nsk- http:/www.fag- http:/www.ntn- http:/www.xunchi- ,14,2焊盘（Pad） 焊盘（Pad）分为两类，即针脚式和表面粘贴式，分别对应具有针脚式引脚的元器件和表贴式（表面粘贴式）元器件。,图6-2-6 针脚式焊盘尺寸,图6-2-7 针脚式焊盘的三种类型,15,3过孔（Via） 过孔（Via）也称为导孔，过孔分为三种，即从顶层到底层的穿透式过孔（如图6-2-9所示）从顶层到内层或从内层到底层的盲过孔（如图6-2-10所示）和层间的隐藏

10、过孔。,图6-2-8 表面粘贴式焊盘,图6-2-9 穿透式过孔,图6-2-10 盲过孔,16,4字符（String） 字符必须写在顶层丝印层（Top Overlay）和底层丝印层（Bottom Overlay。5安全间距（Clearance） 进行印制电路板图设计时，为了避免导线、过孔、焊盘及元器件间的相互干扰，必须在它们之间留出一定间隙，即安全间距（如图6-2-11所示）。,图6-2-11 安全间距,17,元器件封装1元器件封装的概念 元器件封装是指实际的电子元器件焊接到电路板时所指示的轮廓和焊点的位置，它保证了元器件引脚与电路板上的焊盘一致。2元器件封装的分类 根据焊接方式不同，元器件封装

11、可分为两大类：针脚式和表面粘贴式。,http:/www.ort- http:/www.light- http:/www.zg- http:/www.skf- http:/www.nsk- http:/www.fag- http:/www.ntn- http:/www.xunchi- ,18,（a）针脚式元器件,（b）表面粘贴式元器件,图6-3-1 元器件封装的分类,19,常用元器件封装1电容类封装,图6-3-2 无极性电容封装 图6-3-3 有极性电容封装,20,2电阻类封装,图6-3-4 电阻封装,3二极管类封装,图6-3-5 二极管封装,21,4晶体管类封装,图6-3-6 常用小功率三极管封装,图6-3-7